Расчет колесного трактора 4К2

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

При проектировании тракторов необходимо правильно выбрать основные их параметры. Данную задачу можно решить с помощью тягового расчета проектируемого трактора.

В тяговых характеристиках, построенных на основе тягового расчета, наиболее полно отражается взаимосвязь различных параметров трактора: передаточными числами, тяговыми, скоростными и топливно-экономическими показателями.

Тяговый расчет позволяет определить, как влияет изменение основных параметров трактора на его тяговые показатели.

Тяговый расчет выполняется при условиях установившегося прямолинейного поступательного движения трактора по горизонтальной опорной поверхности; Номинальную силу тяги трактор должен развивать на невзлущенной стерне нормальной влажности (примерно 15−18%) и средней твердости (на черноземе или суглинке); буксование ведущих колес не должно превышать 18%.

Проектировочный тяговый расчет трактора 4К2

1.1 Задаем значение номинального усилия на крюке, которое должно быть обеспечено. Ркрн =1,4 кН

1.2 Принимаем значение коэффициента нагрузки на ведущие колеса на номинальном режиме работы трактора лкн=0,4. Коэффициент нагрузки на передние колеса лпн=0,6.

1.3 Принимаем значения геометрических характеристик трактора:

Базы L=2,7 м

Высоты точки приложения крюковой силы Pкр над опорной поверхностью:

hкр=0,3 м

Колеи В=2,0 м

1.4 Выбираем число рабочих передач — 5,

число транспортных передач — 2.

2. Определяем эксплуатационную массу трактора тэ, включающую конструктивную массу тк, массу ГСМ, балласта, охлаждающей жидкости, части или всей агрегатируемой машины, навешиваемой на трактор, а также водителя:

, т (1)

, т (2)

где Дlim — коэффициент возможной перегрузки, Дlim=1,35;

л1 — коэффициент нагрузки на ведущие колеса, л1=0,4;

цдоп — допустимое значение коэффициента сцепления по агротехническим требованиям, цдоп=0,75;

fс — коэффициент сопротивления качению трактора, fс=0,08;

g — ускорение свободного падения, g = 9,8м/с2.

т

3. Определяем коэффициенты нагрузки на задние и передние колеса трактора в статике, т. е. для неподвижно стоящего трактора:

(3)

4. Определяем эффективную мощность двигателя проектируемого трактора, необходимую для движения трактора без переключения передач:

, кВт (4)

где Vд — действительная скорость движения агрегата, Vд=2,7 м/с;

чэ — коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя, чэ=0,85;

зтр — механический КПД трансмиссии, зтр=0,88;

зr — КПД, учитывающий потери в движителе, зr=0,94;

ддоп — допустимое значение буксования, ддоп=0,16.

кВт

Считаем, что полученное значение эффективной мощности Ne есть номинальная мощность Nн двигателя.

5. Округляем полученное значение Nн до большего целого числа. Nн=90 кВт.

Для дальнейших расчетов необходимо иметь данные по регуляторной характеристике. При отсутствии экспериментальных данных ее можно получить расчетным путем.

5.1 Задаем номинальное число оборотов двигателя пн: пн=1800 об/мин;

5.2 Задаем минимальное число оборотов устойчивой работы двигателя пmin: пmin=500 об/мин;

5.3 Определяем число оборотов холостого хода пхх:

пххнр•пн, об/мин (5)

где Кнр — коэффициент неравномерности регулятора двигателя, Кнр=1,1

пхх=1,1·1800=1980 об/мин

5.4 Предположим, что зависимости эффективной мощности Ne, крутящего момента Ме, часового расхода топлива GTe от оборотов двигателя пе на регуляторном участке пн?пе?пхх представляют прямые пропорциональности. Задаем число точек на регуляторной ветви характеристики N и определяем значения оборотов в каждой точке nej:

, об/мин (6)

где j=1,2,3,4.

,

При j=Nпеj=nн, об/мин (7)

пе1=1980−60·(1−1)=1980 об/мин;

пе2=1980−60·(2−1)=1920 об/мин;

пе3=1980−60·(3−1)=1860 об/мин;

пе4=пн=1800 об/мин.

5.5 Для каждого значения оборотов пеj находим на регуляторном участке соответствующее значение эффективной мощности:

, кВт (8)

кВт;

кВт;

кВт;

кВт.

5.6 Определяем соответствующие эффективные крутящие моменты:

, кН•м (9)

кН·м;

кН·м;

кН·м;

кН·м.

5.7 Находим значение часового расхода топлива в каждой выбранной точке регуляторной ветви:

, кг/ч (10)

где gн — удельный расход топлива при номинальном режиме работы двигателя, gн=220 г/(кВт•ч);

КТ — коэффициент пропорциональности, КТ=0,2 г/(кВт•ч).

GTe1=0,001·220·90−0,2·(90−0)=1,8 кг/ч;

GTe2=0,001·220·90−0,2·(90−30)=7,8 кг/ч;

GTe3=0,001·220·90−0,2·(90−60)=13,8 кг/ч;

GTe4=0,001·220·90−0,2·(90−90)=19,8 кг/ч;

Часовой расход топлива на холостом ходу дизельного двигателя составляет примерно 23% от расхода топлива при нормальной мощности на регуляторе. На холостом ходу топливо затрачивается на создание мощности, идущей на компенсацию внутренних потерь в двигателе. При этом эффективная мощность Ne=0.

5.8 Определяем соответствующее значения удельных расходов топлива:

, г/(кВт•ч)(11)

;

г/(кВт·ч);

г/(кВт·ч);

г/(кВт·ч).

5.9 Задаем число точек на безрегуляторной ветви характеристики двигателя М. М=5.

Определяем числа оборотов в j-тых точках:

пеj=пн-В (j-N), (12)

где j=N,(N+1),(N+2)…(N+M-1);

При j=(N+M-1)nej?nmin

пе5=1800−325·(5−4)=1475 об/мин;

пе6=1800−325·(6−4)=1150 об/мин;

пе7=1800−325·(7−4)=825 об/мин;

пе8=1800−325·(8−4)=500 об/мин.

5. 10 Для каждой j-той точки безрегуляторной ветви определяем эффективную мощность Nej:

, кВт (13)

5. 11 Соответствующие значения эффективного крутящего момента Меj определяется по формуле (9).

5. 12 Удельный расход топлива на безрегуляторной ветви характеристики вычисляется по эмпирической формуле:

, г/(кВт•ч)(14)

5. 13 Часовой расход топлива на безрегуляторной ветви:

, кг/ч (15)

GTe5=0,001·209·82,93=17,33 кг/ч;

GTe6=0,001·213·68,07=14,50 кг/ч;

GTe7=0,001·231·48,59=11,22 кг/ч;

GTe8=0,001·263·27,67=7,28 кг/ч.

Расчетные данные должны быть сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Обороты двигателя, об/мин

Эффективная мощность, кВт

Крутящий момент, кН•м

Часовой расход топлива, кг/ч

Удельный расход топлива, г/(кВт•ч)

1980

0

0

1,8

?

1920

30

0,149

7,8

260

1860

60

0,308

13,8

230

1800

90

0,478

19,8

220

1475

82,93

0,537

17,3

209

1150

68,07

0,566

14,5

213

825

48,59

0,563

11,2

231

500

27,67

0,529

7,3

263

6. Определяем величину касательной силы тяги при номинальном режиме работы трактора:

Ркнкрнэ•g•fc, кН (16)

Ркн=1,4·9,8+8,59·9,8·0,08=20,45 кН.

7. Выбираем большее из значений коэффициентов лкст; лкн и лпст; лпн. Зная эксплуатационную массу, по грузоподъемности на основании справочных данных подбираем соответствующие пневматические шины.

Максимально необходимая грузоподъемность шины:

, кН (17)

где п — число колес на оси трактора, п=2.

Выбираем шины ФД-14А. Ширина шины b=530мм, диаметр шины d=610мм.

Определяем динамический радиус пневматической шины по эмпирической формуле для задних ведущих колес

rд =[0,5d +(0,80 ч0,85)в]•10-3, м; (18)

где d — наружный диаметр обода, на который надевается шина, мм;

в — ширина профиля покрышки, мм.

rд=(0,5·610+0,8·530)·10-3=0,729 м

8. Определяем передаточное число низшей передачи рабочего диапазона скоростей iр1:

,(19)

9. Для большинства тракторов отношение максимальной касательной силы тяги к минимальной из диапазона тяговых сил трактора, которые необходимо обеспечить, лежит в пределах:

; (20)

следовательно

10 Передаточные числа диапазона рабочих скоростей тракторов, оборудованных ступенчатыми коробками передач, подбирают по закону геометрической прогрессии. Определяем знаменатель геометрической прогрессии для рабочего диапазона скоростей qp равный минимальному коэффициенту нагрузки двигателя чmin:

,(21)

где п — число передач.

11. Определяем передаточные числа на каждой i — той передаче из имеющихся п — передач:

трактор тяговый скоростной топливный

,(22)

ip1=0,9031−1·37,7=37,7;

ip2=0,9032−1·37,7=34,04;

ip3=0,9033−1·37,7=30,74;

ip4=0,9034−1·37,7=27,76;

ip5=0,9035−1·37,7=25,07.

12. Определяем передаточные числа трансмиссии для транспортного диапазона скоростей

12.1 По условиям комфортности, которая может быть обеспечена подвеской проектируемого трактора, назначаем максимальную скорость на транспортных работах (без учета буксования), VTPmax=8 м/с

12.2 Определяем передаточное число трансмиссии, соответствующее максимальной транспортной скорости:

,(23)

12.3 Определяем первую транспортную скорость:

, м/с (24)

где — скорость трактора на высшей передаче рабочего диапазона.

12.4 Определяем передаточное число трансмиссии для обеспечения первой транспортной скорости:

,

13. Определяем касательную силу тяги для различных передач при всех значениях крутящих моментов двигателя в выбранных точках регуляторной характеристики:

, кН (27)

14. Задаем почвенный фон, для которого необходимо провести расчет. Фон — стерня. По справочным данным определяем значение максимального коэффициента сцепления цmax и коэффициента сопротивления качению f. цmax=0,06; f=0,08.

15. Определяем коэффициент запаса сцепления:

, (28)

при Кс?0 сцепление не нарушено;

при Кс<0 сцепление движителей с поверхностью не обеспечено.

16. Определяем тяговое усилие, соответствующее каждому значению Рк (i,j):

, кН (29)

Если Ркр (i,j)< 0, то Ркр (i,j) приравнивается к нулю и вводится сообщение «Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме».

17. Определяем буксование:

,(30)

где цкрmax=0,7;

А=0,756;

В=8,82;

,(31)

если Ркр (i,j)?0 то д(i,j)=0.

18. Определяем теоретические скорости движения трактора:

, м/с (32)

19. Определяем действительные скорости:

, м/с (33)

Vд (1,3)=3,76·(1−0,070)=3,5м/с;

Vд (1,4)=3,64·(1−0,154)=3,08м/с;

Vд (1,5)=2,99·(1−0,207)=2,37м/с;

Vд (1,6)=2,33·(1−0,244)=1,76м/с;

Vд (1,7)=1,67·(1−0,239)=1,27м/с;

Vд (1,8)=1,01·(1−0,198)=0,81м/с.

20. Тяговая мощность трактора равна:

, кВт (34)

Nкр (1,3)=6,45·3,5=22,58кВт;

Nкр (1,4)=13,72·3,08=42,26кВт;

Nкр (1,5)=16,24·2,37=38,49кВт;

Nкр (1,6)=17,48·1,76=30,76кВт;

Nкр (1,7)=17,35·1,27=22,03кВт;

Nкр (1,8)=15,9·0,81=12,88кВт.

21. Определяем тяговый КПД:

,(35)

22. Удельный крюковой расход топлива:

, г/(кВт·ч)(36)

Аналогичные расчеты проводятся для других передач. Полученные данные заносятся в сводную таблицу. По данным таблицы строится тяговая характеристика.

Заключение

Проведенный тяговый расчет позволил определить основные показатели проектируемого трактора: максимальное тяговое усилие составляет 17,48 кН на первой передаче при оборотах двигателя 1150 об/мин, при этом буксование ведущих колес равно 24,4%, скорость движения трактора 1,76 м/с, удельный тяговый расход топлива 471 г/(кВт·ч).

Максимальная скорость при выполнении транспортных работ составляет 7,67 м/с. Максимальный тяговый КПД составляет 0,47.

Тяговые показатели трактора 4К2 на 1 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 37,37

Обороты двигателя

Касатель-ная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теоретич. скорость

Действит. скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

13,18

6,45

0,070

3,76

3,50

22,58

611

0,376

1800

20,45

13,72

0,154

3,64

3,08

42,26

469

0,470

1475

22,97

16,24

0,207

2,99

2,37

38,49

449

0,464

1150

24,21

17,48

0,244

2,33

1,76

30,76

471

0,452

825

24,08

17,35

0,239

1,67

1,27

22,03

508

0,453

500

22,63

15,9

0,198

1,01

0,81

12,88

567

0,465

Тяговые показатели трактора 4К2 на 2 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 34,04

Обороты двигателя

Касатель-ная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теоретич. скорость

Действит. скорость

Тяговая мощность

Уд. тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

11,90

5,17

0,060

4,17

3,92

20,27

681

0,338

1800

18,46

11,73

0,125

4,03

3,53

41,36

479

0,460

1475

20,74

14,01

0,159

3,31

2,78

39,00

444

0,470

1150

21,86

15,13

0,181

2,58

2,11

31,97

454

0,470

825

21,75

15,02

0,178

1,85

1,52

22,84

490

0,470

500

20,43

13,70

0,154

1,12

0,95

12,98

562

0,469

Тяговые показатели трактора 4К2 на 3 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 30,74

Обороты двигателя

Касатель-ная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теоретич. скорость

Действит. скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

10,74

4,01

0,051

4,62

4,38

17,58

785

0,293

1800

16,67

9,94

0,104

4,47

4,01

39,81

497

0,442

1475

18,73

12,00

0,128

3,66

3,19

38,30

452

0,462

1150

19,74

13,01

0,143

2,85

2,44

31,78

456

0,467

825

19,64

12,91

0,141

2,05

1,76

22,73

493

0,468

500

18,45

11,72

0,125

1,24

1,09

12,72

574

0,460

Тяговые показатели трактора 4К2 на 4 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 27,76

Обороты двигателя

Касательная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теорети-ческая скорость

Действи-тельная скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

9,70

2,97

0,044

5,11

4,89

14,51

951

0,242

1800

15,06

8,33

0,087

4,95

4,52

37,65

526

0,418

1475

16,92

10,19

0,106

4,05

3,62

36,89

469

0,445

1150

17,83

11,10

0,117

3,16

2,79

30,97

468

0,455

825

17,73

11,00

0,116

2,27

2,01

22,07

507

0,454

500

16,66

9,93

0,104

1,37

1,23

12,19

599

0,441

Тяговые показатели трактора 4К2 на 5 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 25,07

Обороты двигателя

Касательная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теорети-ческая скорость

Действи-тельная скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

8,76

2,03

0,038

5,66

5,44

11,05

1249

0,184

1800

13,60

6,87

0,074

5,48

5,07

34,86

568

0,387

1475

15,28

8,55

0,089

4,49

4,09

34,97

495

0,422

1150

16,10

9,37

0,098

3,50

3,16

29,58

490

0,435

825

16,02

9,29

0,097

2,51

2,27

21,06

532

0,433

500

15,05

8,32

0,087

1,52

1,39

11,55

632

0,417

Тяговые показатели трактора 4К2 на 6 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 20,75

Обороты двигателя

Касательная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теорети-ческая скорость

Действи-тельная скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

7,25

0,52

0,028

6,84

6,65

3,46

3988

0,058

1800

11,25

4,52

0,055

6,62

6,26

28,28

700

0,314

1475

12,64

5,91

0,066

5,42

5,06

29,92

578

0,361

1150

13,33

6,60

0,071

4,23

3,93

25,94

559

0,381

825

13,26

6,53

0,071

3,03

2,81

18,38

609

0,378

500

12,46

5,73

0,064

1,84

1,72

9,87

740

0,357

Тяговые показатели трактора 4К2 на 7 передаче

Фон — Стерня колосовых. Передаточное число трансмиссии 17,17

Обороты двигателя

Касательная сила тяги

Тяговое усилие

Буксова-ние

Теорети-ческая скорость

Действи-тельная скорость

Тяговая мощность

Удельный тяговый расход топлива

Тяговый КПД

об/мин

кН

кН

м/с

м/с

кВт

г/(кВт·ч)

1980

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1920

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1860

Мощность двигателя недостаточна для движения в заданном режиме

1800

9,31

2,58

0,041

8,00

7,67

19,79

1000

0,220

1475

10,46

3,73

0,049

6,55

6,23

23,23

745

0,280

1150

11,03

4,30

0,053

5,11

4,84

20,81

697

0,306

825

10,97

4,24

0,053

3,67

3,48

14,74

760

0,303

500

10,31

3,58

0,048

2,22

2,11

7,57

964

0,273

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой